JPH07124682A - チャンファ付きスプラインを有する鍛造品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スプライン歯のチャンファを圧印加工によっ
て成形する際の欠肉の発生を回避し、正確な形状のチャ
ンファを得る。 【構成】 熱間鍛造による中間品３０の各スプライン歯
３８の歯端部４０をスプライン軸部３４の端面４２より
軸方向外側に突出させ、その歯端面４４を歯端部４０の
先端部である歯先側端部４６から中心側に向かって俯角
を有して傾斜するように形成する。歯端面４４を歯底面
４８より中心側まで延長して傾斜面５０を形成する。こ
の歯端部４０に圧印型を軸方向外側から内側に向けて押
し付けて圧印加工を行うことにより欠肉の少ないチャン
ファを得る。スプライン穴部のスプライン歯のチャンフ
ァの形成にも適用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チャンファ付きスプラ
インのチャンファを精度良く形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スプライン軸部とスプライン穴部との嵌
合を案内させるために、例えば、車両のシンクロ機構付
き変速機においてクラッチギアに形成されたスプライン
軸部とスリーブに形成されたスプライン穴を形成するス
プライン穴部との嵌合を案内させるために、スプライン
歯の端部にチャンファが設けられる。

【０００３】このチャンファの形成方法の一つに鍛造に
よるものがあり、その一例が特公昭４９−１１５４３号
公報に記載されている。この公報には、スプライン部の
歯端面が、スプライン軸部の外周側から内周側に進むに
従って軸方向の内側に向かう向きに傾斜する一テーパ面
（このテーパ面はスプライン部の中心線に面する内向き
に傾斜しているという意味で内向きテーパ面と称するこ
ととする）に接する中間品を鍛造により製造し、その歯
端面を圧印加工により軸方向内向きに押圧しつつ歯端面
にチャンファを形成する方法が記載されている。スプラ
イン部の歯端面は内向きテーパ面に、例えば、図１８〜
図２１に示すように、面状あるいは線状に接する形状と
される。図１８，図１９に示すように、スプライン歯１
の歯端面２がその歯端面２の歯先側から歯末側に進むに
従って軸方向内側に向かう内向きに傾斜している場合、
その歯端面２の傾斜が全て均一であると、その歯端面２
が一つの内向きテーパ面と面状に接する。図２０，図２
１に示すように、スプライン歯４の歯端面５が、隣接す
るスプライン部６の端面７より軸方向外向きに段状に突
出させられており、その突出した位置から歯端面５がさ
らに傾斜を有して軸方向外側に延び出させられている場
合、歯端面５のスプライン部６の半径方向と直交する切
断平面による断面形状が円弧状であると、スプライン部
６の半径方向に連なる円弧の上端を結んだ線、すなわち
歯端面５の稜線が一つの内向きテーパ面上に位置し、歯
端面５は内向きテーパ面と線状に接することとなるので
ある。上記公報記載の発明を具体的に説明する。図２２
および図２３に示すように、中間品１０のスプライン軸
部１１の各スプライン歯１２の歯端部１４に、一つの内
向きテーパ面と線状に接する歯端面１６が形成される。
図２０，図２１に示した場合と同様に、歯端面１６のス
プライン軸部１１の半径方向と直交する切断平面による
断面形状が円弧状であるため、その歯端面１６は、スプ
ライン軸部１１と同心の内向きテーパ面と線状に接する
のである。この歯端面１６が圧印加工により押圧されて
チャンファが形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報記載
の発明では、圧印加工によるチャンファ形成時に歯端部
の肉が一部不足する欠肉を生じ、正確な形状のチャンフ
ァが得られない場合がある。このような欠肉は、圧印加
工前の中間品１０の鍛造時に歯端部１４、特に、歯先側
の端部である歯先側端部１８へ材料が十分に行き渡ら
ず、良好な圧印加工を行うのに必要な中間品形状が得ら
れないことにより生じ、あるいは、圧印加工時に歯先側
端部１８に材料を供給するのに必要な内部圧力が得られ
ないことにより生ずる。

【０００５】図２４に示すように、鍛造の際に材料２０
に図中上方から力が加えられて材料２０が歯端部１４を
形成する鍛造型２２の凹部２４に押し込まれる。しか
し、歯端面１６が内向きテーパ面に接する場合、凹部２
４の側面と底面とのなす角αは鋭角となるため、材料２
０を凹部２４に隙間無く充填するには極めて大きな内部
圧力が必要となり、実際にそのような隙間をなくすこと
が困難である。それ故、中間品１０の鍛造時に鍛造型２
２の歯先側端部１８を形成する部分に材料２０が行き渡
りにくく、良好な圧印加工を行うのに必要な中間品形状
を得にくいため、圧印加工後においても欠肉を生ずるこ
とになるのである。

【０００６】次に、圧印加工時における内部圧力の不足
について説明する。図２５乃至図３２に、鍛造された中
間品１０（歯先側端部１８まで良好に材料が充填された
もの）が圧印加工される過程を示す。図２５，２６で、
圧印型２６により歯端面１６への軸方向内向きの押圧が
開始される。図２５において矢印Ａの方向に見た場合の
歯端面１６の形状は、図２６に示すように、鍛造時の成
形性を考慮して円弧状とされている。そのため、初期に
おける圧印型２６と歯端面１６との当接は円弧の両端部
近傍で生じ、中間品１０の歯先側端部１８は、圧印型２
６の歯先側端部１８に対応する部分とは当接しない。

【０００７】圧印型２６に押圧力が加えられると、内部
圧力が発生して歯端部１４が変形し、図２７，２８に示
すように、圧印型２６と歯端面１６との間の空間２７を
埋め始める。しかし、歯端部１４は図２７中に矢印で示
すように、右方と左方とに変形可能であるため、歯先側
端部１８において圧印型２６との空間２７を埋めるに十
分な内部圧力が得られない場合が多く、歯先側端部１８
と圧印型２６との間の空間２７があまり埋められないま
ま圧印加工が進行し易い。さらに圧印型２６に押圧力が
加えられて図２９乃至図３２の如く圧印加工が進行する
と、図２９に示すように内部圧力の加わる部分の左方の
空間がなくなるため、図中左方への変形がなくなり、空
間２７を埋める方向に変形が起こり易くなって、空間２
７が有効に縮小される。しかし、完全に消滅するには至
らず、空間２７が残存する場合が多く、チャンファの歯
先側端部に欠肉を生じる原因の一つになるのである。歯
先側端部１８まで良好に材料が充填されていない中間品
１０を用いて圧印加工を行うと、その傾向が一層強くな
る。

【０００８】同様な問題は、スプライン穴部の歯の端面
が外向きテーパ面（スプライン穴部の内周側から外周側
に進むに従って軸方向の内側に向かう向きに傾斜するテ
ーパ面）に接する中間品を鍛造により製造し、圧印加工
によりチャンファを形成する場合にも起こる。

【０００９】そこで、本発明は、圧印加工時の欠肉の発
生を回避し、正確な形状のチャンファを形成することを
課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、スプライン部の端面の歯の部分が、歯先
側から歯末側に進むに従って軸方向内側に向かう向きに
傾斜した一テーパ面に接する中間品を鍛造により製造
し、その中間品のスプライン部の歯端面を圧印加工によ
り軸方向内向きに押圧しつつ歯端面にチャンファを形成
するチャンファ付きスプラインを有する鍛造品の製造方
法において、中間品のテーパ面をスプライン部の歯底面
より歯先とは反対側の位置まで延長したことを要旨とす
る。

【００１１】

【作用】一テーパ面と接するスプライン部の端面がスプ
ライン部の歯底面より歯先とは反対側の位置まで延長さ
れた中間品、すなわち、スプライン部がスプライン軸部
である場合にはスプライン部の端面が歯底面より中心側
の位置まで延長された中間品、スプライン部がスプライ
ン穴部である場合にはスプライン部の端面が歯底面より
外周側の位置まで延長された中間品は、鍛造時に材料が
その端面に沿って流動し易いため、中間品の歯先側端部
にまで良好に充填される。

【００１２】中間品の鍛造の際、鍛造型にセットされた
材料には内部圧力が発生し、この発生した内部圧力によ
って材料が流動して鍛造型の隅にまで充填される。例え
ば、図３３に示すように、その鍛造型にスプライン部の
歯端面を形成する凹部ａが形成されており、その凹部ａ
の歯先を形成する面とは反対側の側面ｂがその側面ｂと
隣接するスプライン部の端面を形成する端面形成面ｃと
９０度に近い角度で交差していると、その凹部ａへの、
凹部ａの底面に沿った方向の材料の流れが、両面ｂ，ｃ
で規定される凸部ｄにより妨げられ、不十分となるので
あるが、図３４に示すように、本発明に従って傾斜面が
延長された鍛造型の凹部ｅでは、端面形成面ｃと凹部ｅ
との間の凸部ｆがごく小さいため、材料の流れが妨げら
れるとが少なく、材料の充填が行われ易いのである。

【００１３】また、上記凹部ｅの底面に沿った方向の材
料の流れは、スプライン部の中心線に平行な方向の力の
底面に平行な方向の分力に基づいて生じ、この分力は底
面の傾斜角度が同じであれば底面の面積が大きいほど大
きくなる。したがって、スプライン部の傾斜した端面が
延長されることにより、材料が一層凹部ｅの歯先側端部
を形成する部分に充填され易くなる。

【００１４】その上、スプライン部の端面の延長は圧印
加工にも好影響を及ぼす。スプライン部の端面を歯底面
より歯先とは反対側の位置まで延長した中間品の歯端面
を軸方向内向きに押圧しつつ圧印加工すると、圧印代分
の材料が歯先方向と歯末方向とに逃げようとするが、歯
末方向の逃げは、歯底面より歯先とは反対方向に形成さ
れたスプライン部の端面の盛り上がりによって防止され
る。そのため、上記スプライン部の端面の盛り上がりが
なかった従来に比較して、圧印加工時における材料の歯
末方向へ逃げが生じにくくなり、その分、内部圧力が大
きくなってスプライン部の歯先側端部における中間品と
圧印型との間の空間に材料が充填され易くなる。そのた
め、圧印の早い段階で、歯先側端部における中間品と圧
印型との間の空間がほぼ埋められ、成形後のチャンファ
の欠肉がほとんどなくなる。

【００１５】なお、テーパ面と接するスプライン部の端
面の傾斜が大きいほうが鍛造時に鍛造型の凹部の底面に
沿った方向の分力は大きくなるが、この傾斜が大きすぎ
ると鍛造型の強度確保が困難になるのみならず、凹部の
底面と歯先側の側面との成す角度が小さくなって材料の
充填が困難になる。また、テーパ面と接するスプライン
部の端面の傾斜が大きいと圧印加工時の材料の歯末方向
への逃げが起こりやすくなって、スプライン部の歯先側
端部における中間品と圧印型との間の空間に材料が充填
されにくくなる。そこで、鍛造時に上記テーパ面と接す
るスプライン部の端面の傾斜の効果を十分に享受し、か
つ、得られた中間品の圧印加工時に材料の逃げを良好に
防止するために、スプライン部の中心線に直角な平面と
テーパ面との成す角度を１５〜４５°とすることが好ま
しく、１５〜３０°とすることが特に好ましい。また、
圧印加工時における材料の逃げを防止する効果を一層有
効なものとするため、スプライン部の中心線に直角な平
面へのスプライン部の傾斜面の投影面の長さ、すなわち
傾斜面とテーパ面との接線の上記平面への投影長さを、
スプライン歯の全歯たけで割った比が１．２以上である
ことが好ましく、１．５以上であることが特に好まし
い。

【発明の効果】このように、スプライン部の端面と接す
るテーパ面をスプライン部の歯底面より歯先とは反対側
の位置まで延長することにより、鍛造時に中間品の歯先
側端部に欠肉が生じにくくなり、圧印加工により形成さ
れるチャンファにも欠肉が生じにくくなるため、正確な
形状のチャンファを得ることができる。

【００１６】

【実施例】図１および図２に示す中間品３０が熱間鍛造
によって形成される。中間品３０の中心には、軸方向の
貫通孔３２を有する主軸部３３が形成されており、その
主軸部３３の外側に同心にスプライン軸部３４が形成さ
れ、さらにその外側に、最終的に歯車とされる歯車形成
部３６が形成されている。スプライン軸部３４に設けら
れている各スプライン歯３８の歯端部４０は、スプライ
ン軸部３４の端面４２より軸方向外側に突出しており、
その歯端面４４は歯端部４０の先端部である歯先側端部
４６から中心側に向かっておよそ２０度の俯角で傾斜し
ている。

【００１７】また、歯端部４０の中心側に隣接して歯端
面４４と連続する盛上り面４７を有する盛上り部４８が
連続的に形成されており、歯端部４０と盛上り部４８と
で傾斜端部４９を成し、歯端面４４と盛上り面４７とで
傾斜面５０を成している。傾斜面５０はスプライン軸部
３４の歯底面５１より中心側に延長されてスプライン軸
部３４の端面４２に達しており、これらのスプライン歯
３８毎に形成された傾斜面５０がスプライン軸部３４と
同心の一テーパ面に接している。このテーパ面はスプラ
イン軸部３４の外周側から内周側に進むに従って軸方向
の内側に向かう向きに傾斜してスプライン軸部３４の中
心線に面する内向きのテーパ面である。このテーパ面と
スプライン軸部３４の中心線に直角な平面との成す角度
は、上記俯角に等しく、およそ２０度であり、傾斜面５
０とテーパ面との接線の、スプライン軸部３４の中心線
に直角な平面への投影線の長さをスプライン歯３８の全
歯たけで割った比はおよそ２．５である。

【００１８】中間品３０は、図３に示す鍛造型の上型５
２と下型５３とを用いて熱間鍛造によって成形される。
棒材が適当な長さに切り出された素材が高温に加熱され
た状態で上型５２と下型５３との間にセットされ、図示
しないプレス装置でプレスされて鍛造が行われるのであ
る。ここで、図４に示すように、鍛造時において材料５
４が中間品３０の傾斜面５０を成形する傾斜面成形面５
６に沿った形状に成形される際、材料５４に発生する内
部圧力によって、傾斜面成形面５６の先端付近では図に
示す矢印Ｂの方向に材料５４が流動させられる。その結
果、材料５４が傾斜面成形面５６の先端まで良好に充填
され、中間品３０の歯先側端部４６には欠肉がほとんど
ない状態となる。

【００１９】このようにして形成された中間品３０に、
ショットブラストによるスケール除去が施され、表面の
潤滑処理が施された後、図５に示す圧印型６０で圧印が
施される。圧印型６０には、中間品３０の形状に沿った
段付きの有底穴６２が形成されており、その有底穴６２
の入口近傍部であって中間品３０のスプライン歯３８の
歯端面４４と対応する位置に、中間品３０のスプライン
歯３８にチャンファを圧印成形するためのチャンファ成
形部６４が形成されている。圧印型６０には、図示しな
いプレス装置で発生させられる加圧力が図中上方から加
えられ、この加圧力によって中間品３０のスプライン軸
部３４が圧印加工される。加圧力が加わって圧印型６０
が下降し、中間品３０のスプライン歯３８とチャンファ
形成部６４とが嵌合した後、さらに圧印型６０が下降し
てスプライン歯３８の歯端部４０が圧印成形され、チャ
ンファが形成されるのである。

【００２０】図６乃至図１３にスプライン軸部３４が圧
印加工される様子を示す。図６，７で、圧印型６０によ
り歯端面４４への軸方向内向きの押圧が開始される。図
６において矢印Ｃの方向から見た場合の歯端面４４の形
状は、図７に示すように、鍛造時の成形性を考慮して円
弧状とされているため、初期における圧印型６０と歯端
面４４との当接は円弧の両端部近傍で生じ、中間品３０
の歯先側端部４６は、圧印型６０の歯先側端部に対応す
る部分とは当接しない。

【００２１】図８，９に示すように、圧印型６０に押圧
力が加えられると、内部圧力が生じて歯端部４０が変形
し、圧印型６０と歯端面４４との間の空間６６が埋まり
始める。この際、内部圧力による変形が図８に矢印で示
すように空間６６を埋める方向に作用し、空間６６を小
さくする。引き続き圧印型６０に押圧力が加えられて図
１０乃至図１３の如く圧印成形が進行すると、内部圧力
がさらに大きくなり、残存していた空間６６がより小さ
くなって圧印加工が終了する。図１０乃至図１３に示す
段階において空間６６が縮小される状況は歯端面のみが
傾斜させられていた従来と大きく変わることはないが、
図８，図９に示す段階で空間６６が有効に小さくなって
いるため、最終的な空間６６は十分に小さなものとな
る。

【００２２】このように、傾斜面５０をスプライン軸部
３４の歯底面５１より中心側の位置まで延長した中間品
３０を熱間鍛造で製造し、その中間品に圧印加工を施す
ことにより、チャンファの欠肉が少なく、正確な形状の
チャンファを得ることができる。本実施例によって得た
製品では、従来の方法で製造した製品に比べて図１４に
示す歯先側端部に形成された欠肉部の寸法ｌが半分以下
になった。

【００２３】また、熱間鍛造用の下型５３の製造は放電
加工によって行われるのであるが、本発明の中間品を製
造するための金型には、図２４に示すような凹部２４を
形成する必要がないため、放電加工時の電極の消耗が少
なくてすみ、金型製造コストが低下する。図１５に示す
ように、従来の方法で用いる金型の製造においては、歯
端部を形成する際に、図中ｍ，ｎのエッジ部分の消耗が
激しく、金型を製造する毎にそのエッジが消耗した部分
を除去しなければならず、そのために電極全体を図中斜
線で示す分だけ削り込まなければならなかったので電極
の無駄が多かった。それに対し、本実施例の金型では、
図１６に斜線で示すように削り込む量が少なくて済むた
め電極の無駄が少なくてすみ、金型の製造コストが低下
するのである。

【００２４】なお、本実施例は、スプライン軸部に本発
明を適用したものであるが、本発明は、例えば図１７に
示す中間品７０に形成されるスプライン穴部７２につい
ても適用することができる。スプライン穴部７２のスプ
ライン歯７４の歯先側端部７６がスプライン穴部７２の
端面７８より軸方向外側に突出し、その歯端面８０が歯
底面８２より外周側の位置まで延びてスプライン穴部７
２と同心で外向きの一テーパ面に接する形状の中間品７
０を鍛造により製造し、その後、歯端面８０を圧印加工
してチャンファを形成するのである。本実施例におい
て、テーパ面とスプライン軸部３４の中心線に直角な平
面とのなす角度をおよそ２０度とし、傾斜面５０とテー
パ面との接線のスプライン軸部３４の中心線に直角な平
面への投影線の長さをスプライン歯３８の全歯たけで割
った比をおよそ２．５としたが、本発明は、これらの角
度および長さの比に限られず実施することができる。但
し、発明を良好に実施するためには、角度は１５〜４５
°とするのが好ましく、１５〜３０°とすることが特に
好ましい。また、長さの比は、１．２以上であることが
好ましく、１．５以上であることが特に好ましい。その
他、特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者の知識
に基づいて種々の変更、改良を施した態様で本発明を実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例において製造される中間品の
正面断面図である。

【図２】上記中間品のＸ−Ｘ断面の一部を示す図であ
る。

【図３】図１の中間品を製造するための鍛造型の正面断
面図である。

【図４】上記中間品が成形される状況を示す正面断面図
である。

【図５】上記実施例における中間品と圧印型との圧印加
工前における位置関係を示す図である。

【図６】上記圧印型による上記中間品の圧印加工の一状
況を示す正面断面図である。

【図７】図６におけるＹ−Ｙ断面図である。

【図８】図５の圧印型による図６とは異なる圧印加工状
況を示す正面断面図である。

【図９】図８におけるＹ−Ｙ断面図である。

【図１０】図５の圧印型による図６および８とは異なる
圧印加工状況を示す正面断面図である。

【図１１】図１０におけるＹ−Ｙ断面図である。

【図１２】図５の圧印型による図６，８および１０とは
異なる圧印加工状況を示す正面断面図である。

【図１３】図１２におけるＹ−Ｙ断面図である。

【図１４】上記実施例で得られた製品の欠肉を説明する
図である。

【図１５】従来方法に用いる金型を作製する際の電極の
消耗状況を示す図である。

【図１６】本実施例に用いる金型を作製する際の電極の
消耗状況を示す図である。

【図１７】本発明の別の実施例において製造される中間
品の一部を示す正面断面図である。

【図１８】従来の方法で製造された中間品の一部を示す
正面図である。

【図１９】図１８の中間品の一部を示す正面断面図であ
る。

【図２０】従来の方法で製造された別の中間品の一部を
示す正面図である。

【図２１】図２０の中間品の一部を示す正面断面図であ
る。

【図２２】スプライン部を有する製品の従来の製造方法
における中間品の正面断面図である。

【図２３】図２２におけるＸ−Ｘ断面図である。

【図２４】上記従来の製造方法において中間品が鍛造型
によって成形される状況を示す正面断面図である。

【図２５】上記従来の製造方法における圧印型による中
間品の圧印加工の一状況を示す正面断面図である。

【図２６】図２５におけるＹ−Ｙ断面図である。

【図２７】図２５の圧印型による図２５とは異なる圧印
加工状況を示す正面断面図である。

【図２８】図２７におけるＹ−Ｙ断面図である。

【図２９】図２５の圧印型による図２５および２７とは
異なる圧印加工状況を示す正面断面図である。

【図３０】図２９におけるＹ−Ｙ断面図である。

【図３１】図２５の圧印型による図２５，２７および２
９とは異なる圧印加工状況を示す正面断面図である。

【図３２】図３１におけるＹ−Ｙ断面図である。

【図３３】従来の方法で用いられる鍛造型の一部を示す
正面断面図である。

【図３４】本発明で用いられる鍛造型の例の一部を示す
正面断面図ある。

【符号の説明】

３０ 中間品 ３４ スプライン軸部 ３８ スプライン歯 ４０ 歯端部 ４２ 端面 ４４ 歯端面 ４６ 歯先側端部 ６０ 圧印型 ７０ 中間品 ７２ スプライン穴部 ７４ スプライン歯 ７８ 端面 ８０ 歯端面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スプライン部の端面の歯の部分が、歯先
   側から歯末側に進むに従って軸方向内側に向かう向きに
   傾斜した一テーパ面に接する中間品を鍛造により製造
   し、その中間品のスプライン部の歯端面を圧印加工によ
   り軸方向内向きに押圧しつつ歯端面にチャンファを形成
   するチャンファ付きスプラインを有する鍛造品の製造方
   法において、 前記中間品の前記テーパ面を前記スプライン部の歯底面
   より歯先とは反対側の位置まで延長したことを特徴とす
   る製造方法。